Primeiramente, a Hidrostática é a disciplina que estuda os fluidos em equilíbrio. Portanto, são de suma importância os conceitos de pressão hidrostática, densidade e empuxo, bem como o Teorema de Stevin. A propósito, o conceito de pressão se baseia no princípio de Pascal, hoje utilizado nos dispositivos hidráulicos, como freios, direção de automóvel e elevadores.
Por outro lado, o conceito de empuxo segue o Teorema de Arquimedes, ou seja, empuxo é a força que um fluido em equilíbrio exerce em um corpo nele imerso. A princípio, a pressão hidrostática é toda pressão que ocorre no interior dos líquidos.
Desta forma, esta pressão é exercida pelo peso dos próprios líquidos. Neste sentido, a partir do Teorema de Stevin, a pressão no interior de um líquido em equilíbrio aumenta com a profundidade.
A propósito, podemos comprovar a situação apresentada, a partir deste teorema, quando furamos um saco cheio de água e observamos a pressão da água. Ou seja, a partir de furos em diferentes níveis, concluímos que a água sai com maior pressão nos furos mais baixos, pois a pressão é maior.
Conceito de Pressão Hidrostática
Para entendermos a Pressão Hidrostática, é importante saber que hidrostática é uma área específica da Física.
Esta área estuda as propriedades dos fluidos em repouso e, dentre estas propriedades, as mais importantes são: densidade, pressão e força de empuxo. Contudo, é preciso entender também que fluidos são, para a Física, substâncias capazes de assumir o formato de seu recipiente.
Neste sentido, um fluido é uma substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão, não importando quão pequena seja essa tensão. Neste sentido, os fluidos incluem os líquidos, os gases, os plasmas, e os sólidos plásticos.
Basicamente, a pressão hidrostática mede a força que um fluido em repouso é capaz de exercer contra uma superfície. Porém, esta força é medida por unidade de área.
Além disso, quanto maior for a profundidade de um corpo, quando imerso em um fluido, maior será a pressão exercida sobre ele. A unidade de pressão no SI ( Sistema Internacional de Unidades) é o pascal ( pa), também denominado de 1 Newton por metro quadrado (N/m2).
Pressão em um Líquido – Teorema de Stevin
A princípio, considere um líquido de densidade d, homogêneo em equilíbrio. Neste sentido, imagine uma porção desse líquido com a forma de um cilindro reto de altura h e cujas bases tenham área A, estando a base superior exatamente na superfície livre do líquido.
Na base superior atua a força Fa, exercida pelo ar existente sobre o líquido e, na base inferior, a força ou pressão hidrostática Fb. Sendo, P o peso do cilindro líquido.
A partir deste esquema, podemos escrever:
Fb = Fa +P
Sobre esta fórmula, podemos chegar no Teorema de Stevin. Assim, temos que considerar que Fa dividido pela área da base do cilindro resulta em Pa, pressão exercida pelo ar da base superior. Bem como, Fb dividido pela mesma área resulta em Ps, pressão na base inferior do cilindro.
Assim, o teorema de Stevin, é representado pela seguinte fórmula: Pb = Pa + dgh
Onde, dgh significa: densidade (d), aceleração gravitacional local e altura da coluna do líquido (h).
Neste sentido, a pressão em um ponto situado à profundidade h no interior de um líquido em equilíbrio, é dada pela pressão na superfície, exercida pelo ar (pressão atmosférica), somada à pressão exercida pela coluna de líquido, situada acima do ponto e expressa pelo produto dgh.
Fórmula da Pressão Hidrostática
Primeiramente, é importante saber que a pressão hidrostática depende de alguns fatores, por exemplo:
- densidade do Líquido;
- valor da aceleração da gravidade local;
- altura de líquido acima do ponto considerado.
Sendo assim, a fórmula da pressão hidrostática é dada da seguinte maneira:
Ph = d . g . h
onde, Ph é pressão hidrostática; d: Densidade (kg/m3); g: aceleração da gravidade (m/s2) e, por fim, h: altura (m).
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Fontes: Toda Matéria, Brasil Escola, Só Física
